KR100198189B1 - 폴리우레탄 필름을 이용하여 제조된 쏠 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리우레탄 필름을 이용하여 쏠(sole)을 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쏠 제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정한 후 그 위에 쏠제조원료를 주입하고 그 상부금형을 형합한 후 쏠 제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되게 함을 특징으로 하는 쏠의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은, 쏠을 성형한 후 별도로 코팅하고 복잡한 후가공 공정을 행하는 종래의 쏠 제조방법과는 탈리 폴리우레탄필름(PU 필름)이 쏠에 자동적으로 코팅되게 함으로써 다양한 색상과 디자인, 촉감을 가진 PU 필름을 이용하여 다양한 외관의 쏠을 얻을 수 있고, 하나의 금형을 가지고도 다양한 종류의 필름을 이용하여 응용제품을 제조할 수 있으며, 쏠 제조공정의 단순화를 꾀하는 것은 물론, 유기용제의 사용으로 인한 환경오염을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 폴리우레탄 필름을 이용하여 제조된 쏠 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쏠(sole)제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정한 후 쏠제조원료를 주입하고 그 상부금형을 형합한 후 쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되게 함을 특징으로 하는 쏠 및 그 제조방법에 관한 것이다.
쏠(sole)이란 신발의 밑창을 말하는 것으로, 폴리우레탄 쏠은 폴리우레탄을 원료로 하여 만든 것으로서 주로 운동화용 밑창으로 널리 사용되고 있다.
종래의 쏠 제조공정은 주형성형법(pouring molding)에 의해 성형된 쏠에 코팅 및 복잡한 후가공 공정을 행하는 것으로서, 이를 좀더 상세하게 설명하면 쏠 제조용 하부금형에 통상의 쏠제조원료인 폴리우레탄 폼을 주입하고 상부금형을 형합한 후 일정 시간 발포시켜 금형과 동일한 모양의 쏠을 만들고 이를 탈형 시킨 후, 코팅처리를 하고 소정의 후처리 공정을 행하는 것이었다.(제1a도, 제1b도 및 제1c도 참조).
이러한 종래의 쏠 제조공정에서는 발포시에 자연적으로 발생하는 기포로 인해 표면이 거칠어지기 때문에 이를 매끄럽게 하는 동시에 성형된 쏠이 원하는 색상을 내도록 하기 위하여 발포 성형된 쏠에 통상 코팅처리를 행하였다. 일반적인 코팅방법으로는 에나멜 스프레이 코팅 (enamel spray coating), 에나멜 디핑 코팅(enamel dipping coating), 에나멜 브러싱 코팅(enamel brushing coating) 등의 방법이 공지되어 있다.
에나멜 스프레이 코팅법(enamel spray coating)은 쏠의 외면에 에나멜을 분사(spary)하여 도포하는 방법으로서, 코팅을 원하지 않는 쏠 부위는 먼저 유연한 점착성의 테이프를 감거나 부착하여 에나멜이 침투되지 않도록 완전 밀봉한 후 에나멜 분사를 실시한다(제1d도 참조). 그러나 에나멜 스프레이 코팅법의 경우, 첫째, 에나멜이 액상의 유기용제에 용해된 상태로 분사되기 때문에 쏠 표면에서 에나멜 중의 유기용제를 증발 또는 건조시키기 위해 드라잉 램프(drying lamp), 드라잉 컨베이어(drying conveyor) 등의 드라잉 시스템이 필수적으로 필요하며; 둘째, 쏠을 드라잉 시스템에서 건조한 후 부착된 테이프를 별도로 제거해야 하고 또한 테이프 제거시 테이프에 묻은 에나멜용액으로 인해 코팅이 완료된 쏠이 더럽혀질 수 있으며; 셋째, 에나멜의 건조를 위해 가해준 열로 인해 테이프를 제거한 후에도 테이프의 점착질이 쏠에 잔류하는 경우가 많고 따라서 생고무를 이용하여 부착물을 제거하는 공정이 추가로 요구되는 등 많은 문제점이 있었다.
또한, 에나멜 디핑 코팅법 (enamel dipping coating) 은 에나멜 용액에 쏠을 수 차례 침적해서 코팅하는 방법으로, 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
첫째, 에나멜 스프레이 코팅법에서와 마찬가지로 드라잉 시스템이 필수적으로 필요하고; 둘째, 쏠의 탈형을 용이하게 하는 이형제를 상·하부 금형에 모두 사용해야 하므로 인체에 유해한 이형제를 다량 사용할 수밖에 없고; 셋째, 상기한 이형제가 쏠에 잔류하여 완제품의 품질이 저하되는 것을 막기 위해서는 먼저 쏠을 n-헥산(n-hexane), 시클로헥산(cyclohexane) 혹은 이들의 혼합용제에 침적하여 이형제를 녹여 낸 후 코팅해야 하는 번거로움이 있었다.
또한, 에나멜 브러싱 코팅법 (enamel brushing coating)은 브러시를 사용하여 에나멜용액으로 코팅하는 방법으로, 상기한 코팅법들과 마찬가지로 별도의 건조 시스템을 필요로 하고 또한 별도의 코팅공정을 거쳐야만 하는데 따른 문제점이 있었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래의 쏠 제조방법에서는 쏠의 성형과는 별도로 번잡한 코팅공정을 행하여야만 한다는 점. 또한 코팅공정의 전후에 복잡한 전후 처리공정이 필요하다는 점, 이형제, 에나멜 등 환경에 유해한 물질이 다랑 방출된다는 점, 색상의 다양한 연출이 어렵고, 약간의 디자인 변형에도 금형을 다시 제작해야 한다는 점 등의 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 폴리우레탄 필름(PU 필름)이 쏠에 자동적으로 코팅되게 함으로써 쏠 제조공정을 단순화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 PU 필름을 이용하여 다양한 색상과 디자인, 촉감을 가진 폴리우레탄 쏠을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 종류의 PU 필름을 이용하여 하나의 금형을 가지고도 여러 응용제품을 제조하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 PU 필름으로 쏠을 코팅시킴으로써 에나멜과 같은 유기용제 용액의 사용으로 인한 환경오염을 방지하는 것을 목적으로 한다.
이를 위해 본 발명에서는 쏠(sole)제조용 하부금형의 상단에 원하는 색상과 모양을 가진 폴리우레탄 필름을 고정시킨 후 쏠제조원료를 주입하고 여기에 상부금형을 형합한 후 쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되도록 하여 별도의 코팅공정 없이도 원하는 색상과 모양을 가진 매끄러운 표면의 쏠을 얻을 수 있도록 한다.
제1도는 쏠을 제조하는 종래 공정의 예시도.
제2도는 본 발명에 사용되는 폴리우레탄 필름의 확대 단면도.
제3도는 폴리우레탄 필름을 후가공한 제품의 확대 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 쏠 제조공정의 예시도.
제5도는 본 발명에 따라 제조된 쏠의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 쏠 제조용 하부금형 2 : 쏠 제조용 상부금형
3 : 쏠 제조원료액 3a : 발포 성형된 쏠
4 : 분사기 5 : 에니멜 용액
6 : 에나멜 용액을 담은 용기 7 : 코팅용 브러시
8 : 폴리우레탄 필름 9 : 기재
10 : 접착재 11 : 건식피막층
13 : 엠보싱면 14 : 스웨드면
15 : 폴리우레탄 필름 16 : 필름고정용 핀
17 : 공기층
본 발명은 쏠(sole) 제조용 하부금형의 상단에 원하는 색과 모양을 가진 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정한 후 쏠제조원료를 주입하고 상부금형을 형합한 후 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되게 하는 것을 특징으로 하는 쏠의 제조방법에 관한 발명으로서, 본 발명에 따른 방법은 (ⅰ) 쏠(sole) 제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정하는 단계; (ⅱ) 폴리우레탄 필름 상에 쏠제조원료를 주입하고 상부금형과 형합하는 단계; (ⅲ) 쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되는 단계를 포함한다.
본 발명에서 폴리우레탄 습식 필름으로는 나일론 다우다, 폴리에스터 직물등의 기재를 수분처리, 이형제처리 등의 전처리를 하여 10∼300g/㎠의 박리강도를 갖게 하고 그 위에 통상의 방법으로 습식은층을 형성한 후 상기 기재를 박리하여 얻은 필름이 사용될 수 있다(제2도 참조). 여기서 습식은층이라 함은 물과 섞이는 용매를 사용한 폴리우레탄 습식 수지용액에 공지의 계면활성제, 충진제 및 DMF(Dimethyl formamide)를 넣은 배합액을 코팅하여 만든 미세다공 구조층을 말한다.
한편, 본 발명에 따른 쏠 코팅용 폴리우레탄 필름에 각종 후가공처리, 예를 들면 상기한 습식은층을 형성한 후 선택적으로 엠보싱로울러로 압착하거나 (제3b도 참조), 표면처리로 무늬와 색상을 넣어 표면의 물성과 외관을 보강하거나 (제3c도 참조), 표면을 샌드페이퍼(sand paper)로 버핑(buffing)하여 스웨이드를 만드는 등 (제3d도 참조)의 후가공처리를 행한 폴리우레탄 필름을 사용함으로써 다양한 외관을 가진 다양한 쏠을 제조할 수도 있다. 이밖에도 열가소성 폴리우레탄 수지를 사용하여 제조한 열가소성 폴리우레탄 필름이나, 폴리우레탄 습식필름 상에 재차 건식 라미네이션(lamination)을 실시하여 (제3a도 참조) 제조한 폴리우레탄 건식-습식필름을 쏠 코팅용 필름으로 사용할 수도 있다.
본 발명에서 사용하는 폴리우레탄 습식 필름에 관하여 본 출원인은 본 출원에 앞서 출원한 바 있는 출원 제 95-43258호에서 그 제조방법을 상세히 기재한 바 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 솔의 제조방법을 각 공정별로 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
[제 ⅰ 공정]
쏠(sole) 제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정한다.
쏠의 코팅용 폴리우레탄 필름으로는 상기에서 이미 기재한 바와 같이 기재를 전처리하여 10g/㎠∼300g/㎠ 의 박리강도를 갖게 하고 그 위에 통상의 방법으로 습식은층을 형성한 후 기재를 박리하여 얻은 필름을 사용한다. 한편, 본 발명에 따른 쏠의 코팅용 폴리우레탄 필름에 각종 후가공처리, 예를 들면 상기한 습식은층을 형성한 후 선택적으로 엠보싱로울러로 압착하거나 (제3b도 참조), 표면처리로 무늬와 색상을 넣어 표면의 물성과 외관을 보강하거나 (제3c도 참조), 표면을 샌드페이퍼(sand paper)로 버핑(buffing)하여 스웨이드를 만드는 등 (제3d도 참조)의 후가공처리를 행한 폴리우레탄 필름을 사용함으로써 다양한 외관을 가진 다양한 쏠을 제조할 수도 있다. 이밖에도 열가소성 폴리우레탄 수지용액를 사용하여 제조한 열가소성 폴리우레탄 습식 필름을 사용할 수도 있다.
본 발명에서 쏠의 코팅용으로 사용할 수 있는 폴리우레탄 필름은 쏠제조원료의 발포와 더불어 금형과 동일한 형상으로 늘어날 수 있을 정도의 유연성과 신축성을 갖추면서도 쏠과 별도의 접착제 없이도 강력하게 접착할 수 있는 접착력을 갖추어야 하는 바, 신율이 400% 이상이고 접착강도가 2.5㎏/㎠ 이상인 것이 바람직하다.
폴리우레탄 필름을 금형에 고정시키기 위한 고정수단으로는 통상 핀이나 못을 사용할 수 있으며, 고정수단은 필름의 접힘을 방지하고 쏠제조원료가 발포하는 동안 함께 늘어나는 필름에 대한 지지체의 역할을 하게 된다. 고정핀은 필름을 고정하는 데 필요한 개수로 사용하며, 통상 20∼100 정도의 핀을 사용하는 것이 적합하다. 고정핀은 쏠 모형의 형상에 따라 적절한 형태로 고정한다(제4a도 참조).
[제 ⅱ 공정]
폴리우레탄 필름 상에 쏠제조원료를 주입하고 상부금형과 형합한다.
쏠제조원료로는 통상 폴리우레탄 폼 원액을 사용한다. 본 발명에 따른 쏠의 제조방법에서 사용되는 폴리우레탄 폼 원액은 폴리올(polyol)과 디이소시아네이트(diisocyanate) 및 발포를 제어하는 정포제를 함유하는 것이 바람직한데, 폴리올(polyol)과 디이소시아네이트(diisocyanate)가 반응하여 폴리우레탄 중합체를 만들고 이 때 방출되는 이산화탄소가 발포제의 역할을 하게 된다.
폴리올과 디이소시아네이트 몰배합비와 각각의 화학적 특성을 고려하여 적절한 조건에서만 발포가 이루어지게 되므로, 30∼50 중량부의 폴리올, 30∼50 중량부의 디이소시아네이트(diisocyanate), 0∼1.5 중량부의 정포제 및 0.1∼1.1 중량부의 H2O를 포함하는 것이 바람직하다.
쏠 제조용 폴리우레탄 수지액에 사용되는 폴리올로는 폴리에스테르 타입 폴리올(polyester type polyol), 폴리에테르 타입 폴리올(polyether type polyol) 등 모든 형태의 폴리올이 사용될 수 있다.
폴리우레탄 폼 성형에서는 발포를 제어할 목적으로 일반적으로 정포제가 사용되는데, 정포제로는 통상 계면활성제가 사용되고 본 발명에서는 특히 바람직하게는 실리콘정포제를 사용한다. 정포제는 폴리우레탄수지와 폴리우레탄 필름과의 접착을 방해하는 성질이 있으므로 쏠과 폴리우레탄 필름과의 우수한 접착을 도모하기 위하여 0∼1.5 중량부로 사용하는 것이 바람직하다.
[제 ⅲ 공정]
쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅된다.
통상, 발포공정은 폴리우레탄 발포기(polyurethane foam machine)를 사용하여 행하는데, 이 발포기는 쏠제조원액을 일정온도와 압력을 유지시키고 혼합을 용이하게 하는 역할을 한다.
쏠 제조원료액과 폴리우레탄 필름은 별도의 접착제 없이 접착하게 되므로 양자의 접착력을 높이기 위해서 택 프리 타임(tack free time, 무점착시간)은 1∼2분 정도로 긴 것이 바람직하다.
발포공정에 있어서, 쏠 제조원액의 온도는 원액의 점도에 영향을 미치게 되므로 중요한데, 본 발명에 있어서 쏠 제조원액의 온도는 30∼50℃, 금형의 온도는 35∼65℃가 바람직하다.
본 발명에 따른 솔의 제조공정에 있어서의 발포공정을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 즉 30∼50℃의 쏠제조원액을 35∼65℃로 유지된 금형상단의 폴리우레탄 필름 상에 주입한 후 금형을 가열하여 30초∼2분의 시간이 경과하여 온도가 110∼160℃까지 오르면 금형 내에 공기층이 없어지고 발포가 완전히 이루어져서 금형의 구석구석까지 발포된 쏠이 채워지게 된다. 이때 성형은 완료되었으나 발포체가 아직 완전히 고체화, 즉 경화된 것은 아니므로 일정시간동안 숙성(curing)이라는 공정을 행하여야 하는데, 숙성은 35∼65℃에서 2∼15분간 행한다. 구체적인 숙성방법에는 발포체가 들어있는 금형 전체를 열풍이 순환하는 열실속에 넣는 방법, 금형 내부에 전기열선이나 스팀(steam)을 넣는 방법 등이 있다. 숙성이 완료되면 발포체를 금형에서 이탈시키는 탈형을 행하여 완성된 쏠을 얻는다.
이하에서는 본 발명을 한정되지 않는 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
210T 나일론 다우다를 기재로 하여 그 위에, 점도 20,000cps(20℃)인 폴리우레탄 습식수지(고형분 30%) 100g, 음이온 계면활성제 1g, 비이온 계면활성제 1g, DMF(dimethyl formamide) 50g을 포함하는 폴리우레탄 용액을 직접 나이프 코우터로 1.0mm 코팅하고 20초 후 포지이면을 물로 균일하게 적셔주었다. 이것을 40℃ 물에 10분간 응고시키고, 60℃ 물에서 30분간 수세한 후 (완전히 DMF를 추출해냄), 120℃에서 10분간 건조한 다음 기재를 박리하여 적당한 박리강도를 갖는 폴리우레탄 필름을 얻었다.
그 다음 상기 방법으로 수득된 폴리우레탄 습식 필름을 원하는 형상의 쏠 제조용 하부금형의 상단에 고정용 핀으로 고정한 후 그 온도를 55℃로 유지한 채,
을 포함하는 40℃의 쏠제조원액을 폴리우레탄 필름 상에 주입한 후 상부금형을 형합하고 금형을 가열하여 1분 30초의 시간이 경과하여 온도가 120℃까지 오르면 50℃에서 5분간 숙성하여 완전히 경화된 쏠을 탈형시켜 완제품 쏠을 얻었다.
[실시예 2]
점도 20,000 cps인 폴리우레탄 습식 수지 대신 열가소성 폴리우레탄 수지에 대하여 공지의 공정을 행하여 열가소성 폴리우레탄 필름을 얻었다. 그다음 수득된 폴리우레탄 습식 필름을 원하는 형상의 쏠 제조용 하부금형의 상단에 고정용 핀으로 고정한 후 그 온도를 55℃로 유지한 채,
을 포함하는 45℃의 쏠제조원액을 폴리우레탄 필름 상에 주입한 후 상부금형을 형합하고 금형을 가열하여 1분의 시간이 경과하여 온도가 130℃까지 오르면 47℃에서 7분간 숙성하여 완전히 경화된 쏠을 탈형시켜 완제품 쏠을 얻었다.
[실시예 3]
1액형 폴리우레탄 수지(고형분 30%) 100g, DMF(dimethyl formamide) 30g, MEK(methyl ethly ketone) 30g을 포함하는 용액을 나일론 다우다 기재 상에 나이프코우터로 180g/㎡만큼 도포하고 130℃에서 완전히 건조한 후 기재와 접하지 않는 폴리우레탄 수지 면상에 2액형 폴리우레탄수지(고형분 50∼70%)로 만든 접착제를 1000g/㎡만큼 도포하여 100∼150℃에서 반건조하여 폴리우레탄 필름과 붙인 후 10℃에서 2일간 숙성한 후 기재를 박리하여 폴리우레탄 습식 필름과 폴리우레탄 건식필름이 접합된 필름을 얻었다.
그 다음 상기의 방법으로 수득된 건식-습식 필름을 원하는 형상의 쏠 제조용 하부금형의 상단에 고정용 핀으로 고정한 수 그 온도를 60℃로 유지한 채,
을 포함하는 47℃의 쏠제조원액을 폴리우레탄 필름의 상단에 주입하고 상부금형과 형합하고 금형을 가열하여 40초의 시간이 경과하여 온도가 150℃까지 오르면 55℃에서 4분간 숙성하여 완전히 경화된 쏠을 탈형시켜 완제품 쏠을 얻었다.
[실시예 4]
실시예 1에서의 공정에 의해 얻은 폴리우레탄 필름을 원하는 형상의 쏠 제조용 하부금형의 상단에 고정용 핀으로 고정한 후 그 온도를 65℃로 유지한 채,
를 포함하는 쏠제조원액을 폴리우레탄 필름의 상단에 주입하고 상부금형과 형합하고 금형을 가열하여 2분의 시간이 경과하여 온도가 160℃까지 오르면 60℃에서 4분간 숙성하여 완전히 경화된 쏠을 탈형시켜 완제품 쏠을 얻었다.
상기한 바와 같이 본 발명은, 쏠 제조용 폴리우레탄원료를 발포시킨 후 별도의 코팅을 행하는 종래의 쏠의 제조방법과 달리 쏠 제조용 금형의 상단에 신축성이 우수한 폴리우레탄 필름을 먼저 고정시킨 후 그 필름 상단에 쏠제조원료를 가하여 발포시킴으로써 쏠제조원료의 발포와 더불어 신축성이 우수한 폴리우레탄 습식 필름이 늘어나서 쏠에 자동적으로 코팅되게 되므로 별도의 코팅공정이 필요하지 않으며, 또한 다양한 색상과 디자인, 촉감을 가진 PU 필름을 이용하여 다양한 외관의 쏠을 얻을 수 있고, 하나의 금형을 가지고도 다양한 응용제품을 제조할 수 있으며, 쏠 제조공정의 단순화를 꾀하는 것은 물론, 유기용제의 사용으로 인한 환경오염을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
Claims (6)
- (ⅰ) 쏠(sole) 제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정하는 단계; (ⅱ) 폴리우레탄 필름 상에 쏠제조원료를 주입하고 상부금형과 형합하는 단계; (ⅲ) 쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쏠의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 필름은 기재를 전처리하여 10g/㎠∼300g/㎠의 박리강도를 갖게 하고 그 위에 통상의 방법으로 습식은층을 형성한 후 상기 기재를 박리하여 얻은 것으로서, 신율이 400∼800%, 필름 자체의 접착강도가 2.5㎏/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 폴리우레탄 필름은 신율이 400% 이상인 열가소성 폴리우레탄 필름인 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쏠제조원료는 30∼50 중량부의 폴리에스터 폴리올(polyester polyol), 30∼50 중량부의 디이소시아네이트(diisocyanate), 0∼1.5 중량부의 정포제 및 0.1∼1.1 중량부의 H2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포공정은 30∼50℃의 쏠제조원액을 35∼65℃로 유지된 금형상단의 폴리우레탄 필름 상에 주입한 후 금형을 가열하여 30초∼2분의 시간이 경과하여 온도가 110∼160℃까지 오르면 탈형한 다음 35∼65℃에서 2∼15분간 숙성하는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
- 쏠(sole) 제조용 하부금형의 상단에 폴리우레탄 필름을 공지의 고정수단으로 고정한 후 그위에 쏠제조원료를 주입하고 상부금형과 형합한 후 쏠제조원료를 발포시킴으로써 폴리우레탄 필름이 쏠에 자동적으로 코팅되게 하는 것을 특징으로 하는 제조공정에 의해 만들어진 폴리우레탄 쏠.
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